熱軋鋼板常見表面缺陷探討

黃貽果

摘 要：伴隨熱軋鋼板厚度的日益變薄，使得其在汽車制造、家用電器、集裝箱以及建筑業(yè)等領(lǐng)域獲得了大量的運(yùn)用。近幾年內(nèi)，對熱軋鋼板產(chǎn)品越來越薄及對于板形精度需求不斷提升的特征，針對熱軋鋼板的表面缺陷進(jìn)行深層次的探討具有非常重要的意義。

關(guān)鍵詞：熱軋鋼板；常見；表面缺陷

1 引言

熱軋鋼板是冶金領(lǐng)域一種非常重要的產(chǎn)品，其在船舶、建筑以及制造業(yè)等均有著大量的應(yīng)用，其產(chǎn)品的品質(zhì)對于各個領(lǐng)域運(yùn)用質(zhì)量的可靠性與安全性起到著決定性的影響。伴隨計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，運(yùn)用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)，融合模式識別與數(shù)字圖像處理技術(shù)達(dá)到熱軋鋼板表面缺陷自動劃分與辨別是目前研究的焦點(diǎn)問題。

2 表面缺陷的形成原因分析

因?yàn)楫?dāng)前生產(chǎn)工藝之中有著非常多的影響因素，導(dǎo)致冷卻以后的鋼板表面產(chǎn)生不同程度的、不一樣類型的缺陷。產(chǎn)品產(chǎn)生表面缺陷并不代表產(chǎn)品無法運(yùn)用。產(chǎn)品是否合格需要由最終用途所決定。針對鋼板表面缺陷種類的區(qū)分已經(jīng)具備了統(tǒng)一的全球性評判指標(biāo)。按照其行程原因與形狀等要素的不一樣，中厚板材的表面缺陷主要有33種不同的類型。各類型間或許會存在一定的聯(lián)系，部分缺陷由外觀層面來看是非常相似的，極易發(fā)生混淆，因此需要面向具體運(yùn)用，融合熱軋鋼板表面缺陷相應(yīng)的評判指標(biāo)，才可以概括確定出科學(xué)地模式類別，進(jìn)而為更深層次的分析辨別奠定較好的基礎(chǔ)。

3 熱軋鋼板常見表面缺陷

3.1 熱軋鋼板表面氧化皮缺陷

氧化鐵皮缺陷不但對熱軋產(chǎn)品的表面品質(zhì)有著影響，同時對于產(chǎn)品的性能和外觀均有著一定的影響，嚴(yán)重影響著高質(zhì)量產(chǎn)品的加工。根據(jù)缺陷宏觀形貌的不一樣，其主要有凹坑缺陷、麻點(diǎn)缺陷、紡錘狀氧化鐵皮缺陷以及紅色氧化鐵皮缺陷等等。

（1）凹坑缺陷和麻點(diǎn)缺陷是硬質(zhì)塑性相對較差的氧化鐵皮壓入所導(dǎo)致的。麻點(diǎn)所指的是在熱軋鋼板表面存在的條狀又或是塊狀的深淺不同、形狀不一樣的小凹痕或凹坑等等。麻點(diǎn)大都是因?yàn)榧?xì)碎的氧化鐵皮壓入所導(dǎo)致的。凹坑所指的是在熱軋鋼板表面有低于軋制面分布的部分又或是持續(xù)的相對較大的深坑。凹坑是因?yàn)榇髩K的氧化鐵皮在軋制環(huán)節(jié)擠壓基體成凹坑，在后期成型環(huán)節(jié)，由于受到應(yīng)力的影響，氧化鐵皮和基體相分離造成的。

（2）紅色氧化鐵皮是因?yàn)殇摲N中含有大量的Si，此氧化鐵三層架構(gòu)中中間層孔隙較多同時比較大，并且所遺留的氧化鐵皮和基底在界面產(chǎn)生獨(dú)有的Fe2SiO4使得其無法剝離。

（3）紡錘狀氧化鐵皮缺陷是最具代表性的一次氧化鐵皮壓入所導(dǎo)致的，線條狀氧化鐵皮缺陷是由于二次又或是三次氧化鐵皮壓入導(dǎo)致的。

3.2 熱軋鋼板表面翹皮缺陷

根據(jù)熱軋鋼板表面翹皮缺陷翹皮下化學(xué)成分與橫截面形貌的不一樣，將熱軋鋼板表面翹皮缺陷劃分成以下3種不同的情況實(shí)施討論。

（1）經(jīng)過翹皮皮下成分發(fā)現(xiàn)存在二次氧化現(xiàn)象，主要有Mn、Si的氧化顆粒。在熱軋過程中，鋼坯熱軋以前需要通過加熱爐進(jìn)行加熱，同時保溫一段時間，若鋼坯的表面又或是邊緣位置存在開裂或裂紋現(xiàn)象，加熱環(huán)節(jié)此縫隙里面保有一定的空氣，鋼坯裂紋與空氣相互接觸，以造成鋼坯里面的Mn、Si等容易氧化的元素會發(fā)生不同程度的氧化，所以在氧化鐵皮附近發(fā)生了二次氧化。進(jìn)入到熱軋過程，鋼坯表面裂紋與加熱爐中所形成的二次氧化被軋合而留在熱軋板外表，產(chǎn)生表面翹皮缺陷。能夠經(jīng)過對于熱軋鋼板表面品質(zhì)的嚴(yán)格檢查，排除板坯表面裂紋等缺陷以減少此狀況的發(fā)生。

（2）經(jīng)過翹皮缺陷組分分析發(fā)現(xiàn)翹皮皮下存在著夾渣成分。導(dǎo)致此現(xiàn)象的原因主要有以下兩種：第一，結(jié)晶器水口的保護(hù)渣被帶入到鑄坯的內(nèi)表層，通過熱軋軋輥大量的軋制碾壓以后，保護(hù)渣逐漸上浮至熱軋鋼板的表面最后產(chǎn)生翹皮缺陷；第二，鑄坯在進(jìn)入到加熱爐以后，爐膛內(nèi)壁的耐火材料分離至鑄坯外表，通過反復(fù)軋制碾壓以后耐火材料進(jìn)入到熱軋板內(nèi)的表層產(chǎn)生翹皮缺陷；若鑄坯內(nèi)部存在結(jié)晶器保護(hù)渣，同樣會造成鋼的內(nèi)部品質(zhì)出現(xiàn)顯著的惡化，所以需要常常檢查結(jié)晶器水口的設(shè)計(jì)，增強(qiáng)對于結(jié)晶器水口的檢查、維修，避免結(jié)晶器水口損壞造成保護(hù)渣進(jìn)入到鋼坯的內(nèi)部。

（3）經(jīng)過成分分析發(fā)現(xiàn)翹皮處橫截面上僅僅只有氧化鐵，此種現(xiàn)象大都是熱軋環(huán)節(jié)所導(dǎo)致的。首先，鋼坯在進(jìn)入到熱軋工序以前需實(shí)施表面除鱗，除鱗不充分又或是邊緣位置存在高溫氧化鐵，通過后續(xù)軋制環(huán)節(jié)軋輥碾壓而進(jìn)入到熱軋板次表層，產(chǎn)生表面翹皮缺陷，能夠經(jīng)過優(yōu)化表面除鱗功效，以避免熱軋板表面殘留氧化鐵。除此之外，熱軋之前的幾道軋制流程中或許由于工作輥表面情況等原因?qū)е聼彳埌灞砻娴膭潅纬裳趸F(xiàn)象，在后期的軋制壓下時氧化鐵軋入熱軋板表面最后導(dǎo)致表面翹皮缺陷的產(chǎn)生，這種現(xiàn)象的截面金相觀察得知氧化鐵大都發(fā)生在熱軋板近表層位置較淺處，所以需要經(jīng)常檢測熱軋軋輥的表面狀態(tài)以避免翹皮缺陷問題的出現(xiàn)。另一方面，鋼坯近表面內(nèi)部存在著氣泡，鑄坯表面周圍的氣泡在軋制環(huán)節(jié)，沿著軋制方向不斷向外延伸，最后在鋼板表面逸出，造成熱軋板表皮發(fā)生分層，產(chǎn)生熱軋鋼板表面翹皮缺陷。大部分狀況下，翹皮被壓合，在往返軋制又或是卷取環(huán)節(jié)，一些表皮分層剝離翹起重新被壓實(shí)，翹皮下形成呈現(xiàn)為“八”字型的氧化鐵布局狀況。針對存在側(cè)壓定寬機(jī)的熱軋而言，若側(cè)壓調(diào)節(jié)不科學(xué)，同樣會造成熱軋板邊緣金屬向上翻入熱軋板表面，通過反復(fù)軋制以后，熱軋板表面產(chǎn)生由熱軋板邊緣方向至中心覆蓋的翹皮。

3.3 熱軋鋼板表面斑點(diǎn)缺陷

伴隨家電、汽車等高端冷軋產(chǎn)品種類與數(shù)目的日益增加，制造過程對于熱軋材料的品質(zhì)需求不斷提高，特別是熱軋鋼板表面品質(zhì)一旦發(fā)生問題，便會傳遞至冷軋產(chǎn)品上，對于冷軋加工產(chǎn)生較大的影響。運(yùn)用光學(xué)顯微鏡及掃描電鏡等檢測方式。針對熱軋鋼板表面所出現(xiàn)的斑點(diǎn)缺陷實(shí)施檢驗(yàn)，探討了此缺陷的特點(diǎn)以及形成原因。結(jié)果表明，熱軋鋼板表面斑點(diǎn)缺陷的宏觀特征表現(xiàn)為密集分布的近似圓形的亮點(diǎn)，微觀特征呈現(xiàn)為異常粗大的鐵素體晶粒；層流冷卻水不平穩(wěn)、過度沸騰是造成斑點(diǎn)缺陷形成的重要原因；板形、溫度等因素對于斑點(diǎn)缺陷的形成都有著非常大的影響。

3.4 熱軋鋼板表面黑線缺陷

近幾年內(nèi)，熱軋鋼板的表面產(chǎn)生了較多的黑線缺陷，此缺陷對于鋼材的合格率造成了非常大的影響。為了充分掌握鋼板黑線缺陷的特性與形成原因，以便更加好地運(yùn)用措施以加強(qiáng)鋼板表面品質(zhì)，由出現(xiàn)黑線的鋼板中取樣實(shí)施微觀與宏觀分析。運(yùn)用電子探針與光學(xué)金相等相關(guān)的分析方法針對熱軋鋼板表面的黑線缺陷實(shí)施分析。結(jié)果表明，熱軋鋼板表面的黑線缺陷是鑄坯上原有的缺陷（表面又或是皮下縱裂紋以及皮下氣泡等等）經(jīng)過熱軋加熱爐不斷高溫氧化以后軋制所形成的。

4 結(jié)論

總而言之，鋼板缺陷種類的劃分是一項(xiàng)非常嚴(yán)格細(xì)致的工作，不但需要尊重傳統(tǒng)的分類方式，同時還需滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)已有的定義，本文針對熱軋鋼板最為常見的表面缺陷實(shí)施探討。然而伴隨鋼種數(shù)量的不斷增加，生產(chǎn)方式的多元化，全新的缺陷與形態(tài)的改變會不斷形成，此個問題依然還需進(jìn)行更加深入的研究。

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